KR20210150715A - Energy storage device with fine deterioration monitoring function - Google Patents

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KR20210150715A KR1020200067492A KR20200067492A KR20210150715A KR 20210150715 A KR20210150715 A KR 20210150715A KR 1020200067492 A KR1020200067492 A KR 1020200067492A KR 20200067492 A KR20200067492 A KR 20200067492A KR 20210150715 A KR20210150715 A KR 20210150715A
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서인석
정준호
소윤섭
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전북대학교산학협력단
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Abstract

The present invention includes: step 1 of determining a deterioration state of lithium batteries embedded in each of battery packs with respect to each of the battery packs, by detecting a phenomenon, in which, when any one of the lithium batteries built into each of the battery packs deteriorates, a leakage current occurs in the deteriorated lithium battery, and accordingly the current value output from the battery pack including the deteriorated lithium battery is lower than the input current value; and step 2 of determining a deterioration state of lithium batteries embedded in each of battery packs with respect to each of the battery packs, by applying correlation between ultrasound detected by an ultrasonic sensor, visible light detected by a visible light sensor, ultraviolet light detected by an ultraviolet light sensor, a temperature inside a case detected by a temperature sensor, and smoke information detected by a smoke sensor. Thus, when the present invention is used, even the slightest deterioration of a lithium battery is monitored.

Description

미세 열화감시 기능이 있는 에너지 저장 장치{Energy storage device with fine deterioration monitoring function}Energy storage device with fine deterioration monitoring function

본 발명은 에너지 저장 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage device.

에너지 저장 장치는 발전, 송배전, 전력수용가에 이르는 전력계통 전 과정에서 활용 가능하며, 수요와 공급 정보의 실시간 교환을 통해 전력의 효율적 생산과 소비를 가능케 하는 스마트 그리드 구축의 핵심 요소다.Energy storage devices can be used in the entire power system, from power generation, transmission and distribution to power consumers, and are a key element in building a smart grid that enables efficient production and consumption of power through real-time exchange of demand and supply information.

에너지 저장 장치를 사용할 경우, 신규 발전 시설 투자비를 절감할 수 있고, 풍력에너지나 태양에너지와 같은 신재생 에너지와의 연계를 통한 에너지 생산 및 이용 효율을 극대화할 수 있다.In the case of using an energy storage device, it is possible to reduce the investment cost of a new power generation facility and maximize energy production and use efficiency through connection with new and renewable energy such as wind energy or solar energy.

에너지 저장 장치 내 리튬 배터리는 충방전이 거듭될수록, 점차 열화된다.The lithium battery in the energy storage device gradually deteriorates as it is repeatedly charged and discharged.

리튬 배터리가 열화되면, 온도가 상승하어 열이 발생하고, 열폭주(Cell thermal runaway) 현상에 의해, 자신뿐만 주위의 다른 리튬 배터리까지 급속도로 가열시켜, 결국 화재를 발생시킨다.When a lithium battery deteriorates, the temperature rises and heat is generated, and by a cell thermal runaway phenomenon, it rapidly heats not only itself but also other lithium batteries around it, eventually causing a fire.

따라서, 리튬 배터리의 열화 상태를 지속적으로 감시할 수 있는 장치가 필요하다.Accordingly, there is a need for a device capable of continuously monitoring the deterioration state of the lithium battery.

이에 한국등록특허(10-2039677)에서는,Accordingly, in Korean Patent Registration (10-2039677),

초음파의 최대 피크 시점, 가시광선의 급격 상승 후 완만해지는 시점, 자외선이 급격 상승 후 완만해지는 시점, 온도가 급격히 상승하는 시점을 서로 연관시킨 상관관계로, 배터리의 열화 상태를 단계별로 판단하는 배터리 열화감시방법을 제시하고 있다.Battery deterioration monitoring that judges the deterioration state of the battery step by step by correlating the maximum peak time of ultrasonic waves, the time when the visible light gradually rises, then the time when the ultraviolet light rises gradually, and the time when the temperature rises rapidly. presenting a way

그러나, 한국등록특허(10-2039677)의 배터리 열화감시방법으로는, 리튬 배터리의 미세한 열화까지는 알 수 없어, 리튬 배터리의 미세한 열화 상태를 조기에 발견하기 어려웠다.However, with the battery deterioration monitoring method disclosed in Korean Patent Registration (10-2039677), it is difficult to detect minute deterioration of a lithium battery at an early stage because even minute deterioration of the lithium battery cannot be known.

한국등록특허(10-2039677)Korean Patent Registration (10-2039677)

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은, 미세 열화감시 기능이 있는 에너지 저장 장치를 제공하는 데 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an energy storage device having a micro-deterioration monitoring function.

상기 목적을 달성하기 위한 미세 열화감시 기능이 있는 에너지 저장 장치는,An energy storage device having a micro-deterioration monitoring function for achieving the above object,

리튬 배터리들과, 상기 리튬 배터리들에서 출력된 전류값을 측정하는 배터리관리부가 구비된 배터리팩;a battery pack provided with lithium batteries and a battery management unit for measuring current values output from the lithium batteries;

상기 배터리팩이 복수 개 내장된 케이스;a case in which a plurality of the battery packs are embedded;

상기 케이스 내부에 설치된 초음파센서, 가시광선센서, 자외선센서, 온도센서, 연기센서; 및an ultrasonic sensor, a visible light sensor, an ultraviolet sensor, a temperature sensor, and a smoke sensor installed inside the case; and

에너지관리부를 포함하며,including the energy management department,

상기 에너지관리부는,The energy management unit,

1단계로, 상기 배터리팩들 각각에 내장된 리튬 배터리들 중 어느 하나가 열화되면, 열화된 리튬 배터리에서 누설전류가 발생해, 상기 열화된 리튬 배터리가 포함된 배터리팩에서 출력되는 전류값이 입력된 전류값보다 떨어지는 현상을 감지하여, 상기 배터리팩들 각각에 내장된 리튬 배터리들의 열화 상태를, 상기 배터리팩들 각각마다 판단하며,In step 1, when any one of the lithium batteries built into each of the battery packs deteriorates, leakage current occurs in the deteriorated lithium battery, and the current value output from the battery pack including the deteriorated lithium battery is input By detecting a phenomenon falling below the current value, the deterioration state of the lithium batteries embedded in each of the battery packs is determined for each of the battery packs,

2단계로, 상기 초음파센서에서 감지된 초음파, 상기 가시광선센서에서 감지된 가시광선, 상기 자외선센서에서 감지된 자외선, 상기 온도센서에서 감지된 상기 케이스 내부 온도, 상기 연기센서에서 감지된 연기 정보를 연관시킨 상관관계로, 상기 배터리팩들 각각에 내장된 리튬 배터리들의 열화 상태를, 배터리팩들 각각마다 판단하는 것을 특징으로 한다.In the second step, the ultrasonic wave detected by the ultrasonic sensor, the visible light detected by the visible light sensor, the ultraviolet light detected by the ultraviolet sensor, the temperature inside the case detected by the temperature sensor, smoke information detected by the smoke sensor As a correlation, it is characterized in that the deterioration state of the lithium batteries embedded in each of the battery packs is determined for each of the battery packs.

본 발명은, 1단계로, 상기 배터리팩들 각각에 내장된 리튬 배터리들 중 어느 하나가 열화되면, 열화된 리튬 배터리에서 누설전류가 발생해, 상기 열화된 리튬 배터리가 포함된 배터리팩에서 출력되는 전류값이 입력된 전류값보다 떨어지는 현상을 감지하여, 상기 배터리팩들 각각에 내장된 리튬 배터리들의 열화 상태를, 상기 배터리팩들 각각마다 판단하며,In the present invention, as a first step, when any one of the lithium batteries built in each of the battery packs deteriorates, a leakage current occurs in the deteriorated lithium battery, which is output from the battery pack including the deteriorated lithium battery. By detecting a phenomenon in which the current value is lower than the input current value, the deterioration state of the lithium batteries embedded in each of the battery packs is determined for each of the battery packs,

2단계로, 상기 초음파센서에서 감지된 초음파, 상기 가시광선센서에서 감지된 가시광선, 상기 자외선센서에서 감지된 자외선, 상기 온도센서에서 감지된 상기 케이스 내부 온도, 상기 연기센서에서 감지된 연기 정보를 연관시킨 상관관계로, 상기 배터리팩들 각각에 내장된 리튬 배터리들의 열화 상태를, 배터리팩들 각각마다 판단한다.In the second step, the ultrasonic wave detected by the ultrasonic sensor, the visible light detected by the visible light sensor, the ultraviolet light detected by the ultraviolet sensor, the temperature inside the case detected by the temperature sensor, smoke information detected by the smoke sensor By the correlation, the deterioration state of the lithium batteries embedded in each of the battery packs is determined for each of the battery packs.

따라서, 본 발명을 사용하면, 리튬 배터리의 미세한 열화까지도 감시할 수 있다.Therefore, using the present invention, even minute deterioration of a lithium battery can be monitored.

또한, 본 발명을 사용하면, 리튬 배터리의 열화 상태가 심해지는 2단계로 가기 전에, 1단계에서 리튬 배터리의 미세한 열화 상태를 파악할 수 있어, 관리자가 리튬 배터리 교체 등 적절한 조치를 취할 수 있다. In addition, using the present invention, it is possible to grasp the state of minute deterioration of the lithium battery in the first stage before going to the second stage in which the deterioration state of the lithium battery becomes severe, so that the administrator can take appropriate measures such as replacing the lithium battery.

또한, 본 발명을 사용하면, 1단계에서 조치를 취하지 못한 경우, 2단계에서 다시 단계별로 적절한 조치를 취할 수 있다.Also, using the present invention, if an action is not taken in step 1, appropriate action can be taken step by step again in step 2.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 열화감시 기능이 있는 에너지 저장 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 리튬 배터리 열화 정도에 따른, 배터리팩에서 출력되는 전류값이 떨어지는 시점, 초음파의 최대 피크 시점, 가시광선의 급격 상승 후 완만해지는 시점, 자외선이 급격 상승 후 완만해지는 시점, 온도가 급격히 상승하는 시점, 연기가 발생하는 시점을 나타낸 그래프로, 여기서, 리튬 배터리의 충전량은 100%다.
도 3은 리튬 배터리 열화 정도에 따른, 배터리팩에서 출력되는 전류값이 떨어지는 시점, 초음파의 최대 피크 시점, 가시광선의 급격 상승 후 완만해지는 시점, 자외선이 급격 상승 후 완만해지는 시점, 온도가 급격히 상승하는 시점, 연기가 발생하는 시점을 나타낸 그래프로, 여기서, 리튬 배터리의 충전량은 80%다.
도 4는 리튬 배터리 열화 정도에 따른, 배터리팩에서 출력되는 전류값이 떨어지는 시점, 초음파의 최대 피크 시점, 가시광선의 급격 상승 후 완만해지는 시점, 자외선이 급격 상승 후 완만해지는 시점, 온도가 급격히 상승하는 시점, 연기가 발생하는 시점을 나타낸 그래프로, 여기서, 리튬 배터리의 충전량은 60%다.1 is a diagram illustrating an energy storage device having a micro-deterioration monitoring function according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the time when the current value output from the battery pack falls according to the degree of deterioration of the lithium battery, the maximum peak time of the ultrasonic wave, the time when the visible light becomes gentle after a sudden rise, the time when the ultraviolet light rapidly rises, the time when the temperature rises rapidly It is a graph showing the time point and the point at which smoke is generated, where the charge amount of the lithium battery is 100%.
3 is a graph showing the time when the current value output from the battery pack falls, the maximum peak time of ultrasound, the time when the visible light becomes gentle after a sudden rise in the visible light, the time when the ultraviolet light rapidly rises, and the temperature rises rapidly according to the degree of deterioration of the lithium battery. A graph showing the time point and the point at which smoke is generated, where the charge amount of the lithium battery is 80%.
4 is a graph showing the time when the current value output from the battery pack falls according to the degree of deterioration of the lithium battery, the maximum peak time of the ultrasonic wave, the time when the visible light becomes gentle after a sudden rise, the time when the ultraviolet light rapidly rises, the time when the temperature rises rapidly A graph showing the time point and the point at which smoke is generated, where the charge amount of the lithium battery is 60%.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 배터리팩들의 열화 상태를 충전량에 따라 단계별로 판단하는 에너지 저장 장치를 자세히 설명한다. Hereinafter, an energy storage device for determining the deterioration state of the lithium battery packs according to the amount of charge step by step according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 배터리팩들의 열화 상태를 충전량에 따라 단계별로 판단하는 에너지 저장 장치(1)는, 배터리팩(10), 케이스(20), 초음파센서(21), 가시광선센서(22), 자외선센서(23), 온도센서(24), 연기센서(25), 전력변환부(40), 에너지관리부(50), 분전반(60)으로 구성된다.As shown in FIG. 1 , the energy storage device 1 for judging the deterioration state of lithium battery packs in stages according to the amount of charge according to an embodiment of the present invention includes a battery pack 10 , a case 20 , and an ultrasonic wave. Consists of a sensor 21 , a visible light sensor 22 , an ultraviolet sensor 23 , a temperature sensor 24 , a smoke sensor 25 , a power conversion unit 40 , an energy management unit 50 , and a distribution panel 60 . .

배터리팩(10)에는 리튬 배터리(10a)들과, 배터리관리부(10b)가 구비된다.The battery pack 10 includes lithium batteries 10a and a battery management unit 10b.

리튬 배터리(10a)들은 직병렬로 연결된다. 리튬 배터리(10a)의 개수는 10 내지100개 등 다양할 수 있다. 동일한 배터리팩(10) 내부에서 서로 연결된 리튬 배터리(10a)의 충전량은 동일하다.The lithium batteries 10a are connected in series and parallel. The number of lithium batteries 10a may vary from 10 to 100. The charging amount of the lithium batteries 10a connected to each other in the same battery pack 10 is the same.

배터리관리부(10b)는 리튬 배터리(10a)들에서 출력된 전류값을 측정한다. 배터리관리부(10b)는 리튬 배터리(10a)들 각각의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 최적의 상태로 유지 관리한다. 배터리관리부(10b)는 에너지관리부(50)와 통신한다. 도면 부호 L1은 배터리관리부(10b)와 에너지관리부(50)를 연결하는 통신선을 나타낸다. 통신선은 유선 또는 무선이다. The battery management unit 10b measures current values output from the lithium batteries 10a. The battery management unit 10b monitors the voltage, current, and temperature of each of the lithium batteries 10a and maintains them in an optimal state. The battery management unit 10b communicates with the energy management unit 50 . Reference numeral L1 denotes a communication line connecting the battery management unit 10b and the energy management unit 50 . The communication line may be wired or wireless.

케이스(20)에는 배터리팩(10)이 복수 개 내장된다.A plurality of battery packs 10 are embedded in the case 20 .

케이스(20)의 내부에는 초음파센서(21), 가시광선센서(22), 자외선센서(23), 온도센서(24), 연기센서(25)가 설치된다.An ultrasonic sensor 21 , a visible light sensor 22 , an ultraviolet sensor 23 , a temperature sensor 24 , and a smoke sensor 25 are installed inside the case 20 .

초음파센서(21)는 배터리팩(10)들에서 발생하는 초음파를 감지한다.The ultrasonic sensor 21 detects ultrasonic waves generated from the battery packs 10 .

가시광선센서(22)는 배터리팩(10)들에서 발생하는 가시광선을 감지한다.The visible light sensor 22 detects visible light generated from the battery packs 10 .

자외선센서(23)는 배터리팩(10)들에서 발생하는 자외선을 감지한다.The ultraviolet sensor 23 detects ultraviolet rays generated from the battery packs 10 .

온도센서(24)는 케이스(20) 내부의 온도를 감지한다.The temperature sensor 24 senses the temperature inside the case 20 .

연기센서(25)는 케이스(20) 내부의 연기를 감지한다.The smoke sensor 25 detects smoke inside the case 20 .

초음파센서(21), 가시광선센서(22), 자외선센서(23), 온도센서(24), 연기센서(25)가, 초음파, 가시광선, 자외선, 케이스(20) 내부 온도, 케이스(20) 내부 연기를 정확하게 감지하기 위해, 케이스(20)는 외부의 빛이나 소음이나 연기가 들어오지 못하는 밀폐구조를 가진다.Ultrasonic sensor 21, visible light sensor 22, ultraviolet sensor 23, temperature sensor 24, smoke sensor 25, ultrasonic, visible light, ultraviolet light, case 20 internal temperature, case 20 In order to accurately detect internal smoke, the case 20 has a sealed structure that prevents external light, noise, or smoke from entering.

초음파센서(21), 가시광선센서(22), 자외선센서(23), 온도센서(24), 연기센서(25)는 에너지관리부(50)와 통신한다. 도면 부호 L2는 초음파센서(21), 가시광선센서(22), 자외선센서(23), 온도센서(24)와 연기센서(25) 각각과 에너지관리부(50)를 연결하는 통신선을 나타낸다. 통신선은 유선 또는 무선이다.The ultrasonic sensor 21 , the visible light sensor 22 , the ultraviolet sensor 23 , the temperature sensor 24 , and the smoke sensor 25 communicate with the energy management unit 50 . Reference numeral L2 denotes a communication line connecting each of the ultrasonic sensor 21 , the visible light sensor 22 , the ultraviolet sensor 23 , the temperature sensor 24 and the smoke sensor 25 and the energy management unit 50 . The communication line may be wired or wireless.

전력변환부(40)는 배터리팩(10)들 각각에서 출력되는 직류를 교류로 바꿔 직류 수요처(부하)로 공급한다. 전력변환부(40)는 에너지관리부(50)와 유무선 통신한다.The power converter 40 converts the direct current output from each of the battery packs 10 into alternating current and supplies it to a direct current consumer (load). The power conversion unit 40 communicates with the energy management unit 50 in wired and wireless communication.

에너지관리부(50)는, 배터리팩(10)들 각각에 내장된 리튬 배터리(10a)들에서 출력된 전류값, 초음파센서(21)에서 감지된 초음파, 가시광선센서(22)에서 감지된 가시광선, 자외선센서(23)에서 감지된 자외선, 온도센서(24)에서 감지된 케이스(20) 내부 온도, 연기센서(25)에서 감지된 연기 정보를 받아, 배터리팩(10)들 각각에 내장된 리튬 배터리(10a)들의 열화 상태를 배터리팩(10)들 마다 판단한다. The energy management unit 50, the current value output from the lithium batteries 10a embedded in each of the battery packs 10, the ultrasonic wave detected by the ultrasonic sensor 21, the visible light detected by the visible light sensor 22 , receive the ultraviolet light detected by the ultraviolet sensor 23, the internal temperature of the case 20 detected by the temperature sensor 24, and the smoke information detected by the smoke sensor 25, lithium embedded in each of the battery packs 10 The deterioration state of the batteries 10a is determined for each battery pack 10 .

배터리팩(10)들 각각에 내장된 리튬 배터리(10a)들 중 어느 하나가 열화되면, 열화된 리튬 배터리(10a)에서 누설전류가 발생해, 열화된 리튬 배터리(10a)가 포함된 배터리팩(10)에서 출력되는 전류값이 입력된 전류값보다 떨어지는 현상이 발생한다.When any one of the lithium batteries 10a built in each of the battery packs 10 deteriorates, leakage current occurs in the deteriorated lithium battery 10a, and the battery pack including the deteriorated lithium battery 10a ( 10), the output current value is lower than the input current value.

에너지관리부(50)는, 1단계로, 이러한 현상을 감지하여, 배터리팩(10)들 각각에 내장된 리튬 배터리(10a)들의 미세한 열화 상태를, 배터리팩들 각각마다 판단한다.In a first step, the energy management unit 50 detects this phenomenon, and determines the state of minute deterioration of the lithium batteries 10a embedded in each of the battery packs 10 for each of the battery packs.

에너지관리부(50)는, 1단계에서 리튬 배터리(10a)의 미세한 열화상태를 감지한 다음, 2단계로, 초음파센서(21)에서 감지된 초음파, 가시광선센서(22)에서 감지된 가시광선, 자외선센서(23)에서 감지된 자외선, 온도센서(24)에서 감지된 케이스(20) 내부 온도, 연기센서(25)에서 감지된 연기 정보를 연관시킨 상관관계로, 배터리팩(10)들 각각에 내장된 리튬 배터리(10a)들의 열화 상태를, 배터리팩(10)들 각각마다 판단한다.The energy management unit 50 detects a minute deterioration state of the lithium battery 10a in the first step, and then, in the second step, the ultrasonic wave detected by the ultrasonic sensor 21, the visible light detected by the visible light sensor 22, As a correlation correlating the ultraviolet light detected by the ultraviolet sensor 23, the internal temperature of the case 20 detected by the temperature sensor 24, and the smoke information detected by the smoke sensor 25, each of the battery packs 10 The deterioration state of the built-in lithium batteries 10a is determined for each of the battery packs 10 .

분전반(60)에는 전선(64a,64b), 차단기(65,66)가 설치된다.Electric wires 64a and 64b and circuit breakers 65 and 66 are installed on the distribution board 60 .

전선(64a,64b)은, 배터리팩(10)들들 각각과 전력변환부(40)를 연결한다. 차단기(65,66)는 전선(64a,64b)에 설치되어, 전선(64a,64b)에 흐르는 전류를 차단 또는 개통한다.The wires 64a and 64b connect each of the battery packs 10 and the power conversion unit 40 . The circuit breakers 65 and 66 are installed on the electric wires 64a and 64b to block or open the current flowing in the electric wires 64a and 64b.

차단기(65,66)는 배터리팩(10)들의 +극과 연결된 전선(34a) 마다 설치된 보조차단기(5)와, 전선(34a)이 하나로 모아져 전력변환부(40)로 들어가기 위한 한 가닥의 전선(4b)에 설치된 메인차단기(6)로 구성된다.The circuit breakers 65 and 66 are an auxiliary circuit breaker 5 installed for each wire 34a connected to the + pole of the battery packs 10, and a single wire for entering the power conversion unit 40 by collecting the wires 34a into one. It is composed of a main circuit breaker (6) installed in (4b).

이하, 에너지관리부(50)가 리튬 배터리의 열화 상태를 1단계에서 판단하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method for the energy management unit 50 to determine the deterioration state of the lithium battery in step 1 will be described.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리팩(10)들 각각에 내장된 리튬 배터리(10a)들 중 어느 하나가 열화되면, 열화된 리튬 배터리(10a)에서 누설전류가 발생해, 열화된 리튬 배터리(10a)가 포함된 배터리팩(10)에서 출력되는 전류값(q02)이 입력된 전류값(q01)보다 떨어진다. 이러한 현상이 벌어지는 시점(t0)을 포착하여, 리튬 배터리의 미세한 열화상태를 감지한다. 에너지관리부(50)는 리튬 배터리에 미세한 열화상태를 감지하면, 관리자에게 주의 경고를 보낸다.2 to 4 , when any one of the lithium batteries 10a built in each of the battery packs 10 is deteriorated, a leakage current is generated in the deteriorated lithium battery 10a, and the deteriorated The current value q02 output from the battery pack 10 including the lithium battery 10a is lower than the input current value q01. By capturing the time point t0 at which this phenomenon occurs, a minute deterioration state of the lithium battery is detected. When the energy management unit 50 detects a slight deterioration state in the lithium battery, it sends a caution warning to the manager.

이하, 에너지관리부(50)가 리튬 배터리의 열화상태를 2단계에서 판단하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for the energy management unit 50 to determine the deterioration state of the lithium battery in step 2 will be described.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상관관계는 온도가 급격히 상승하는 시점1(t1), 초음파의 최대 피크 시점2(t2), 가시광선의 급격 상승 후 완만해지는 시점3(t3), 자외선이 급격 상승 후 완만해지는 시점4(t4), 연기가 급속하게 발생하는 시점5(t5)가 연관되어 만들어진다.2 to 4 , the correlation is a time point 1 (t1) when the temperature rises rapidly, a maximum peak time point 2 (t2) of the ultrasonic wave, a point 3 (t3) when the visible light becomes smooth after a sudden rise in the visible light, and the ultraviolet light rises rapidly It is made in association with time 4 (t4), when it becomes gentle, and time 5 (t5) when smoke is rapidly generated.

상관관계는, 상관관계1, 상관관계2, 상관관계3으로 구성된다.Correlation is composed of correlation 1, correlation 2, and correlation 3.

상관관계1Correlation 1

1. 온도가 급격히 상승(q1) 하는 시점1(t1): 서지성 돌입 전류에 의한 배터리팩들 전해질 온도가 급격하게 상승하는 시점1. Time point at which the temperature rises rapidly (q1) 1 (t1): A time point at which the electrolyte temperature of the battery packs rapidly rises due to surge current inrush

2. 초음파의 최대 피크(q3) 시점2(t2): 배터리팩들 열화되어 내부 압력 상승으로 인한 초음파가 최대치로 발생하는 시점으로,2. Maximum peak of ultrasonic wave (q3) Time 2 (t2): The point at which ultrasonic waves due to internal pressure rise due to deterioration of the battery packs are generated to the maximum,

상기 시점1(t1)과 상기 시점2(t2)가 포함된 구간A section including the time point 1 (t1) and the time point 2 (t2)

상관관계2correlation 2

1. 가시광선의 급격 상승(q4) 후 완만해지는 시점3(t3)1. Time point 3 (t3) when visible light rises sharply (q4) and then becomes gradual

2: 자외선이 급격 상승(q2) 후 완만해지는 시점4(t4): 절연파괴로 인한 아크 발생이 되는 시점으로,2: The time at which the ultraviolet light becomes gentle after a rapid rise (q2) 4 (t4): The time at which an arc is generated due to insulation breakdown,

상기 시점3(t3)과 상기 시점4(t4)가 포함된 구간A section including the time point 3 (t3) and the time point 4 (t4)

상관관계3Correlation 3

시점 1,2,3,4가 모두 지나고, 연기가 발생하는 시점5(t5)와 화재가 발생하는 시점6(t6)이 포함된 구간A section including time point 5 (t5) when smoke occurs and time point 6 (t6) when fire occurs after all points 1, 2, 3, and 4 have passed

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 리튬 배터리의 충전량이 커질수록, 많은 양의 연기가 짧은 시간에 발생하다가 곧바로 화재가 발생한다. 따라서, 리튬 배터리의 충전량이 커질수록, 연기가 발생하는 시점5(t5)와 화재가 발생하는 시점6(t6)이 포함된 구간의 길이는 짧아진다.3 to 4 , as the charge amount of the lithium battery increases, a large amount of smoke is generated in a short time, and then a fire occurs immediately. Accordingly, as the charge amount of the lithium battery increases, the length of the section including the time 5 (t5) when the smoke occurs and the time 6 (t6) at which the fire occurs becomes shorter.

에너지관리부(50)는, 상관관계1을 만족하는 구간에서 1차 경고하고, 상관관계2를 만족하는 구간에서 2차 경고하고, 상관관계3을 만족하는 구간에서 최종 경고한다. 관리자는 1단계에서 적절한 조치를 취하지 못한 경우, 2단계에서 단계별로 적절한 조치를 취할 수 있다.The energy management unit 50 gives a primary warning in a section satisfying correlation 1, a secondary warning in a section satisfying correlation 2, and a final warning in a section satisfying correlation 3. If the manager fails to take the appropriate action in Step 1, he can take the appropriate action step by step in Step 2.

1: 에너지 저장 장치
10: 배터리팩 20: 케이스
21: 초음파센서 22: 가시광선센서
23: 자외선센서 24: 온도센서
25: 연기센서 40: 전력변환부
50: 에너지관리부 60: 분전반1: Energy storage device
10: battery pack 20: case
21: ultrasonic sensor 22: visible light sensor
23: UV sensor 24: temperature sensor
25: smoke sensor 40: power conversion unit
50: Energy management department 60: Distribution panel

Claims (3)

리튬 배터리들과, 상기 리튬 배터리들에서 출력된 전류값을 측정하는 배터리관리부가 구비된 배터리팩;
상기 배터리팩이 복수 개 내장된 케이스;
상기 케이스 내부에 설치된 초음파센서, 가시광선센서, 자외선센서, 온도센서, 연기센서; 및
에너지관리부를 포함하며,
상기 에너지관리부는,
1단계로, 상기 배터리팩들 각각에 내장된 리튬 배터리들 중 어느 하나가 열화되면, 열화된 리튬 배터리에서 누설전류가 발생해, 상기 열화된 리튬 배터리가 포함된 배터리팩에서 출력되는 전류값이 입력된 전류값보다 떨어지는 현상을 감지하여, 상기 배터리팩들 각각에 내장된 리튬 배터리들의 열화 상태를, 상기 배터리팩들 각각마다 판단하며,
2단계로, 상기 초음파센서에서 감지된 초음파, 상기 가시광선센서에서 감지된 가시광선, 상기 자외선센서에서 감지된 자외선, 상기 온도센서에서 감지된 상기 케이스 내부 온도, 상기 연기센서에서 감지된 연기 정보를 연관시킨 상관관계로, 상기 배터리팩들 각각에 내장된 리튬 배터리들의 열화 상태를, 배터리팩들 각각마다 판단하는 것을 특징으로 하는 미세 열화감시 기능이 있는 에너지 저장 장치.a battery pack provided with lithium batteries and a battery management unit for measuring current values output from the lithium batteries;
a case in which a plurality of the battery packs are embedded;
an ultrasonic sensor, a visible light sensor, an ultraviolet sensor, a temperature sensor, and a smoke sensor installed inside the case; and
including the energy management department;
The energy management unit,
In step 1, when any one of the lithium batteries built into each of the battery packs deteriorates, leakage current occurs in the deteriorated lithium battery, and the current value output from the battery pack including the deteriorated lithium battery is input By detecting a phenomenon falling below the current value, the deterioration state of the lithium batteries embedded in each of the battery packs is determined for each of the battery packs,
In step 2, the ultrasonic wave detected by the ultrasonic sensor, the visible light detected by the visible light sensor, the ultraviolet light detected by the ultraviolet sensor, the temperature inside the case detected by the temperature sensor, and the smoke information detected by the smoke sensor An energy storage device with a micro-deterioration monitoring function, characterized in that for each of the battery packs, the deterioration state of the lithium batteries embedded in each of the battery packs is determined by an associated correlation. 제1항에 있어서, 상기 에너지관리부는,
상기 2단계에서 하기 상관관계1을 만족하는 구간서 1차 경고하고, 상관관계2를 만족하는 구간에서 2차 경고하고, 상관관계3을 만족하는 구간에서 최종 경고하는 것을 특징으로 하는 미세 열화감시 기능이 있는 에너지 저장 장치.
-하기-
상관관계1
1. 온도가 급격히 상승하는 시점1: 서지성 돌입 전류에 의한 배터리팩들 전해질 온도가 급격하게 상승하는 시점
2. 초음파의 최대 피크 시점2: 배터리팩들 열화되어 내부 압력 상승으로 인한 초음파가 최대치로 발생하는 시점으로,
상기 시점1과 상기 시점2가 포함된 구간

상관관계2
1. 가시광선의 급격 상승 후 완만해지는 시점3
2: 자외선이 급격 상승 후 완만해지는 시점4: 절연파괴로 인한 아크 발생이 되는 시점으로,
상기 시점3과 상기 시점4가 포함된 구간

상관관계3
시점 1,2,3,4가 모두 지나고, 연기가 발생하는 시점5와 화재가 발생하는 시점6이 포함된 구간According to claim 1, wherein the energy management unit,
Fine deterioration monitoring function, characterized in that in the second step, a primary warning is given in a section satisfying the following correlation 1, a secondary warning is issued in a section satisfying the correlation 2, and a final warning is issued in a section satisfying the correlation 3 Energy storage device with this.
-do-
Correlation 1
1. Time of rapid rise in temperature 1: Time of rapid rise in electrolyte temperature of battery packs due to surge current inrush
2. Maximum peak time of ultrasonic waves 2: The time when the ultrasonic waves due to internal pressure rise due to deterioration of the battery packs are generated.
A section including the time point 1 and the time point 2

correlation 2
1. The point at which the visible light becomes gradual after a sudden rise 3
2: The point at which the UV rays gradually rise and then become gentle 4: The point at which an arc is generated due to insulation breakdown,
The section including the time point 3 and the time point 4

Correlation 3
Section 1, 2, 3, and 4 have passed, and the section includes point 5 when smoke occurs and time 6 when fire occurs. 제2항에 있어서, 상기 리튬 배터리의 충전량이 커질수록,
연기가 발생하는 시점5와 화재가 발생하는 시점6이 포함된 구간의 길이는 짧아지는 것을 특징으로 하는 미세 열화감시 기능이 있는 에너지 저장 장치.The method of claim 2, wherein as the charge amount of the lithium battery increases,
An energy storage device with a micro-deterioration monitoring function, characterized in that the length of the section including the smoke point 5 and the fire point 6 is shortened.
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